Há oito etapas para produzir células solares a partir de pastilhas de silício até o teste final da célula solar pronta.
Etapa 1: verificação de bolacha
Bolacha de silício é o portador da célula solar. A qualidade da bolacha de silício determina diretamente a eficiência de conversão da célula solar, por isso é necessário testar a bolacha de silício de entrada. Este processo é usado principalmente para medição on-line de alguns parâmetros técnicos de wafers de silício, como rugosidade superficial, vida útil minoritária, resistividade, tipo P / N e microfissuras, etc. O equipamento consiste em carga e descarga automática, transmissão de wafer, integração de sistema e quatro módulos de detecção.
Entre eles, o detector de wafer de silício fotovoltaico detecta a rugosidade da superfície da bolacha de silício e, ao mesmo tempo, detecta os parâmetros de aparência, como o tamanho e a linha diagonal da bolacha de silício. O módulo de detecção de microfissura é usado para detectar as microfissuras internas de wafer de silício. Além disso, há dois módulos de detecção, um dos quais é o módulo de teste on-line, que testa principalmente a resistividade da pastilha e o tipo de bolacha, e o outro módulo é usado para testar a vida minoritária da pastilha de silício. Antes da detecção de vida útil minoritária e resistividade, a diagonal e microfissonda da bolacha de silício devem ser detectadas e a bolacha de silício danificada deve ser removida automaticamente. O equipamento de teste de wafer pode automaticamente carregar e descarregar o wafer, e pode colocar os produtos não qualificados em posição fixa, de modo a melhorar a precisão e eficiência dos testes.
Passo 2: Texturização e Limpeza
A preparação da superfície da camurça de silício monocristalino é usar a corrosão anisotrópica do silício para formar milhões de estruturas piramidais de quatro lados na superfície de silício de cada centímetro quadrado. Devido à reflexão múltipla e refração da luz incidente na superfície, a absorção de luz é aumentada, e a corrente de curto-circuito e a eficiência de conversão da bateria são melhoradas.
As soluções de corrosão anisotrópica de silício são geralmente soluções alcalinas quentes. Bases disponíveis são hidróxido de sódio, hidróxido de potássio, hidróxido de lítio e etilenodiamina. A maioria deles usa soluções de hidróxido de sódio barato com uma concentração de cerca de 1% para preparar o silício de camurça, e a temperatura de corrosão é de 70-85 ℃. Para obter camurça uniforme, álcoois como etanol e isopropanol devem ser adicionados como agentes complexantes para acelerar a corrosão do silício. Antes da preparação da camurça, a bolacha de silício deve sofrer corrosão superficial inicial, e cerca de 20 a 25 microns de líquido de corrosão alcalina ou ácida devem ser usados para removê-la. Depois que a camurça estiver corroída, a limpeza química geral deve ser realizada. As bolachas de silício preparadas na superfície não devem ser armazenadas em água durante um longo período de tempo para evitar a contaminação.
Etapa 3: difusão
Uma grande área da junção PN é necessária para realizar a conversão da energia da luz em energia elétrica. O forno de difusão é um equipamento especial para a fabricação de junções PN de células solares. O forno de difusão tubular é composto principalmente por quatro partes: a parte superior do barco de quartzo, a câmara de gases de escape, a parte do corpo do forno e a parte do armário de gás. Geralmente, a fonte líquida de oxicloreto de fósforo é utilizada como fonte de difusão. As bolachas de silício do tipo P são colocadas no recipiente de quartzo do forno de difusão tubular. Oxicloreto de fósforo é colocado no recipiente de quartzo por nitrogênio a alta temperatura de 850-- 900 graus Celsius. O oxicloreto de fósforo reage com bolachas de silício para obter átomos de fósforo. Depois de um certo período de tempo, os átomos de fósforo entram na camada superficial das pastilhas de silício de todos os lados e penetram nas pastilhas de silício através do espaço entre os átomos de silício, formando a junção do semicondutor do tipo n com o semicondutor do tipo p, junção. A junção PN produzida por este método apresenta boa uniformidade, o desnível da resistência do bloco é inferior a 10% e a vida útil minoritária é maior que 10 ms. A junção PN é o processo mais básico e fundamental na produção de células solares. Por ser a formação da junção PN, de modo que os elétrons e buracos no fluxo não retornarão ao original, então a formação de uma corrente, usando um fio para conduzir a corrente, é a corrente direta. Este processo é usado na produção e fabricação de wafers de células solares.
Etapa 4: isolamento e limpeza de bordas
Por meio de corrosão química, as bolachas de silício são imersas em solução de ácido fluorídrico para gerar uma reação química para formar o ácido hexafluorossilicato complexo solúvel, de modo a remover uma camada de vidro de silício fosforoso formado na superfície das bolachas de silício após a difusão. No processo de difusão, o POCL3 reage com o O2 para gerar a deposição de P2O5 na superfície da bolacha de silício. P2O5 reage com Si para gerar SiO2 e átomos de fósforo. Desta forma, uma camada de SiO2 contendo elementos de fósforo é formada na superfície da bolacha de silício, que é chamada de vidro de fosfossilício.
O equipamento para vidro de silício fósforo é geralmente composto do corpo, tanque de limpeza, sistema de servo drive, braço mecânico, sistema de controle elétrico e sistema automático de distribuição de ácido, etc. As principais fontes de energia são ácido fluorídrico, nitrogênio, ar comprimido, água pura, exaustão de calor e águas residuais. O ácido fluorídrico pode dissolver a sílica, porque o ácido fluorídrico reage com a sílica para formar gás tetrafluoreto de silício volátil. Se o ácido fluorídrico for excessivo, o tetrafluoreto de silício formado pela reação reagirá ainda com o ácido fluorídrico para formar um ácido hexafluorossilícico complexo solúvel.
Devido ao processo de difusão, mesmo usando difusão back-to-back, todas as superfícies, incluindo bordas de wafer de silício, serão inevitavelmente difundidas com fósforo. Os elétrons fotogerados coletados da frente da junção PN fluirão para a parte de trás da junção PN ao longo da borda da área de fósforo, causando um curto-circuito. Portanto, o silício dopado ao redor da célula solar deve ser gravado para remover a junção PN na borda da célula.
A gravação com plasma é geralmente usada para completar este processo. O ataque com plasma é um processo no qual a molécula parente do gás reativo CF4 ioniza e forma plasma sob a excitação do poder de RF a baixa pressão. O plasma é composto de elétrons e íons carregados, o gás na câmara de reação sob o impacto de elétrons, além de se transformar em íons, mas também pode absorver energia e formar um grande número de grupos ativos. Grupos reativos alcançam a superfície do SiO2 devido à difusão ou sob a ação do campo elétrico, onde eles têm reações químicas com a superfície do material gravado, e formam produtos de reação voláteis que escapam da superfície do material gravado e são extraídos da superfície. cavidade pelo sistema de vácuo.
Passo 5: Deposição de ARC (Anti-Reflective Coating)
A refletividade da superfície de silício polido do filme anti-reflexo banhado é de 35%. De modo a reduzir a reflexão da superfície e melhorar a eficiência de conversão da bateria, é necessário depositar uma camada de película anti-reflexo de nitreto de silício. Atualmente, o equipamento PECVD é freqüentemente usado para preparar filme antirreflexo na produção industrial. O PECVD é uma deposição química de vapor aumentada por plasma. É o princípio técnico de baixa temperatura plasma é usado como fonte de energia, a amostra sobre a descarga incandescente catódico sob baixa pressão, usando as amostras de aquecimento de descarga incandescente até uma temperatura predeterminada, e depois passar para o gás de reação SiH4 e NH3, gás através de uma série de reação química e plasma, formando um filme sólido na superfície da amostra é filmes finos de nitreto de silício. Geralmente, os filmes finos depositados por este método de deposição de vapor químico melhorado por plasma têm cerca de 70 nm de espessura. Um filme dessa espessura é opticamente funcional. Usando o princípio da interferência de filme fino, a reflexão da luz pode ser bastante reduzida, a corrente de curto-circuito e a saída da bateria podem ser grandemente aumentadas, e a eficiência também pode ser melhorada.
Etapa 6: impressão de contato
Células solares de serigrafia foram feitas em junção PN após tomada de fiapos, difusão e PECVD e outros processos, que podem gerar corrente elétrica sob luz. Para exportar a corrente gerada, eletrodos positivos e negativos precisam ser feitos na superfície da bateria. Há muitas maneiras de fazer eletrodos, e a tela é o processo mais comum para fazer eletrodos de células solares. Serigrafia usa o método de gravação para imprimir os gráficos predeterminados no substrato.
O equipamento consiste em três partes: impressão de pasta de prata na parte de trás da bateria, impressão de pasta de alumínio na parte de trás da bateria e impressão de pasta de prata na parte frontal da bateria. Seu princípio de funcionamento é: use a malha de malha através do tamanho, com um raspador no tamanho da malha de arame para aplicar uma certa pressão, enquanto se move em direção à outra extremidade da malha de arame. A tinta pode ser comprimida da malha da seção gráfica para o substrato conforme ele se move. Devido à viscosidade da pasta, a impressão é fixada dentro de um determinado intervalo. Na impressão, o raspador está sempre em contato linear com a chapa de impressão da tela e o substrato, e a linha de contato se move com o raspador para completar a jornada de impressão.
Etapa 7: Sinterização
Sinterização rápida após a serigrafia de pastilhas de silício, não pode ser usado diretamente, precisa ser sinterização por forno de sinterização, a combustão de adesivo de resina orgânica, o restante quase puro, devido ao efeito de vidro e perto do eletrodo de prata nas bolachas de silício . Quando o eletrodo de prata e silício cristalino na temperatura da temperatura eutética, átomos de silício cristalino com certa proporção para os materiais de eletrodo de prata fundidos, formando e eletrodo de contato ôhmico, melhorar a tensão de circuito aberto da célula e fator de enchimento dois parâmetros-chave, fazer suas características de resistência, a fim de melhorar a eficiência de conversão da célula solar.
O forno de sinterização é dividido em três etapas: pré-sinterização, sinterização e resfriamento. O propósito do estágio de pré-incubação é decompor e queimar o aglutinante de polímero na pasta. No estágio de sinterização, várias reações físicas e químicas são completadas no corpo de sinterização para formar a estrutura de filme resistivo e torná-lo verdadeiramente com as características resistivas. Nesta fase, a temperatura atinge o pico. No estágio de resfriamento e resfriamento, o vidro resfria, endurece e solidifica de forma que a estrutura de filme resistivo fixe-se firmemente ao substrato.
Etapa 8: Teste e Classificação de Células
As células solares agora prontas para montar são testadas sob condições de luz do sol simuladas e, em seguida, classificadas e classificadas de acordo com suas eficiências. Isso é tratado por um dispositivo de teste de células solares que testa e classifica automaticamente as células. Os trabalhadores da fábrica, então, só precisam retirar as células do respectivo repositório de eficiência para o qual a máquina classificou as células.
A célula solar então basicamente se torna uma nova matéria-prima que é então usada na montagem de módulos fotovoltaicos solares. Dependendo da suavidade do processo de produção e da qualidade básica do material de wafer de silício, o resultado final na forma de uma célula solar é então graduado em diferentes graus de qualidade de célula solar.
Equipamento periférico e condições
Equipamentos periféricos no processo de produção de bateria, fonte de alimentação, abastecimento de água, drenagem, hvac, vácuo, vapor especial e outras instalações periféricas são necessários. Proteção contra incêndios e equipamentos de proteção ambiental também são importantes para garantir a segurança e o desenvolvimento sustentável.
Uma linha de produção de células solares com uma capacidade anual de 50MW, apenas o consumo de energia de equipamentos de processo e energia é de cerca de 1800KW. A quantidade de água pura do processo é de cerca de 15 toneladas por hora, e a qualidade da água é necessária para atender o padrão técnico ew-1 da água de grau eletrônico da China GB / t11446.1-1997. O consumo de água de arrefecimento do processo é de cerca de 15 toneladas por hora, o tamanho de partícula na água não deve ser superior a 10 mícrons e a temperatura de fornecimento de água deve ser de 15-20 ℃. A descarga a vácuo é de aproximadamente 300M3 / H. Também requer cerca de 20 metros cúbicos de nitrogênio e 10 metros cúbicos de oxigênio. Considerando os fatores de segurança de gases especiais como o silano, é necessário estabelecer um intervalo especial de gás para garantir a segurança absoluta da produção. Além disso, torre de combustão de silano e estação de tratamento de esgoto também são instalações necessárias para a produção de células.
